2. Инструменты для измерения угловых величин

Для измерения углов между поверхностями или кромками изделия применяются различные угломеры как с штриховыми нониусами так и с электронной системой отсчета (рис.8.11). Цифровые приборы позволяют производить измерение с точностью до 1 угловой минуты и имеют существенное преимущество по удобству определения размера. Считывание показаний штрихового нониуса производится по совпадению штриха нониуса со штрихом основной шкалы (см.рис.8.11).

α =β= 54о35' , 2 α= 180о – β=180о - 60о55' ; α =119о5'

Рис.8.11 Виды угломеров и особенности использования штрихового нониуса при измерении углов

3. Инструменты для относительных измерений

Измерение точности формы поверхностей и их взаимного расположения производится сравнением с эталоном. Для контроля относительно малых отклонений при таком сравнении применяются различного рода индикаторы. Наиболее распространенным является индикатор «часового» типа (рис.8.12) основанный на преобразовании поступательного перемещения измерительного наконечника во вращательное движение стрелки. Такое преобразование осуществляется прецизионной зубчатореечной передачей, боковой зазор в которой компенсирован специальным механизмом. Такой индикатор обеспечивает точность измерения 0,01мм.

1 – маркеры границ допуска, 2 – шкала в мм, 3 – поворотная шкала, 4 – место крепления, 5 – измерительный шток, 6 – сменные наконечники, 7 – пружина, 8 – шестерня выборки люфта, 9 – зубчатая рейка, 10 – измерительный шток

Рис.8.12 Конструкция индикатора часового типа

Точность индикаторов, имеющих другую конструкцию (рис.8.13) позволяет регистрировать перемещение наконечника с точностью 0,001мм.

1 – Рычаг с зубчатым сегментом

Рис.8.13 Механический и электронный индикаторы с ценой деления 0,001мм

В особых случаях применяются индикаторы имеющие большую точность измерения, но их применение ограничено областью производства особо точных приборов и концевых мер длины. (эталонов).

Рис.8.14 Различные случаи применения индикаторов

Применение индикаторов чрезвычайно многообразно и зависит от задачи измерения. Так, это может быть сравнение измеряемого размера с эталоном (рис.8.14,а). контроль неплоскостности (рис.8.14,в), контроль параллельности плоскостей (рис.8.14,г), контроль биения или несоосности цилиндрических поверхностей (рис.8.!4,б).

8.4 Измерительные машины

Измерение размеров профильных поверхностей представляет наибольшую трудность при объемном макетировании. Традиционно такой контроль осуществлялся с помощью специальных шаблонов (рис.8.15). Шаблон изготавливается из листового материала и имеет профиль заданного сечения объекта контроля. При контроле он должен располагаться в плоскости соответствующего сечения контролируемого изделия, что обеспечивается его соответствующей установкой, для чего иногда применяют специальные приспособления.

1 – шаблон, 2 – контролируемая поверхность

Рис.8.15 Контроль профильной поверхности шаблоном

После правильной установки шаблона измеряют зазор между поверхностью изделия и измерительной кромкой шаблона, для чего используют наборы мерных щупов, представляющих пластинки определенной толщины из закаленной стали.

При контроле сложной поверхности, например поверхности лопасти гребного винта или турбинной лопатки, требуется изготовление десятков шаблонов, что резко удорожает стоимость контроля и его трудоемкость.

Поэтому в настоящее время для контроля таких поверхностей применяют измерительные машины (рис.8.16 и 8,17), позволяющие по специальной программе перемещать измерительный наконечник электронного индикатора в заданную точку и при его касании с реальной поверхностью производить измерение положения контролируемой точки относительно теоретически заданной.

1- ЭВМ, 2 - принтер

Рис.8.16 Контроль корпусной детали на измерительной машине

Рис.8.17 Примеры контроля размеров с помощью измерительной машины: а,б –контроль штампо-сварной конструкции двери автомобиля, в - контроль сложного корпуса, г - контроль расположения отверстий в детали «фланец».

При наличии 3D модели контролируемой поверхности обработка результатов контроля по специальной программе позволяет построить образ реальной поверхности и показать ее отклонения от теоретически заданной. Несмотря на высокую стоимость измерительных машин, такой контроль является достаточно эффективным, так как не требует изготовления специальных шаблонов.

Измерительные машины позволяют реализовать и обратную задачу, часто встречающуюся в практике художественного макетирования. По имеющейся физической модели, созданной ручным макетированием (лепкой, резьбой по дереву и т.д.) можно построить компьютерную 3D модель поверхности, что позволяет ее тиражировать или выполнять из другого материала с помощью лазерной стереолитографии, фрезерования на станках с ЧПУ и т.д.

На специальных измерительных машинах можно вручную перемещать измерительный наконечник по поверхности сканируемой модели. Это позволяет построить компьютерную модель поверхности любого сложного объекта, в условиях, позволяющих конструктору - дизайнеру корректировать свои действия при сканировании объекта с целью получения более точной компьютерной модели, либо осуществлять ее требуемую корректировку. (рис.8.18). Несмотря на трудоемкость метода (продолжительность сканирования сложных моделей может достигать нескольких часов), такие системы наиболее целесообразны для применения в практической работе конструктора – дизайнера.

Рис.8.18 Ручная оцифровка физических моделей с применением измерительных электронных систем

При ручном сканировании модели невозможно измерение бесконечного количества точек, образующих поверхность. Поэтому построение компьютерной 3D модели сложнопрофильной поверхности производится математической интерполяцией, определяющей координаты промежуточных точек поверхности. Естественно, что степень приближения 3D модели у к оригиналу зависит не только от тщательности сканирования, но и от заданных условий интерполяции.

Автоматические измерительные машины позволяют значительно увеличить производительность и точность 3D сканирования (рис.8.19).

Рис.8.19 Получение компьютерной модели поверхностей по физическим моделям на автоматических измерительных машинах: а,б,в – с помощью лазерного измерителя, г – с помощью контактного измерительного наконечника

3D – сканеры могут оснащаться как лазерными, так и контактными измерительными системами и, не смотря на высокую стоимость, позволяют значительно сократить время на проектирование и подготовку производства.

Поэтому такое оборудование находит широкое применение в автомобильной промышленности, при разработке бытовой техники, там, где работа конструктора – дизайнера во многом определяет потребительские свойства изделия.